JP3815255B2 - 船外機の吸気装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｖ型エンジンを搭載した船外機の吸気装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
４サイクルレシプロエンジン用の吸気装置において、サージタンクと吸気ポートとの間を接続する吸気通路の長さを２段階に可変させることにより、幅広いエンジン回転域に亘り吸気充填効率を高める技術が公知であり、その一例が特開平７−１０２９７９号公報に開示されている。ここでは、Ｖ型エンジンの上方でエンジン幅方向に拡がる偏平形状のサージタンクの下面に沿って高速用吸気通路と低中速用吸気通路が配設されており、低中速用吸気通路はＶ型エンジンの幅方向に延びるように略直線的に造形されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようにサージタンクがＶ型エンジンの上方でエンジン幅方向に拡がる偏平形状であるため、サージタンクによりエンジン上方のスペースが多大に費やされてしまう。そして、エンジンが縦置きに搭載される船外機に上記レイアウトを適用した場合には、エンジンの後方に位置するサージタンクによりエンジンカバーが大形化し、特に船外機後部における機体幅方向の寸法が拡がってしまう。
【０００４】
船外機を装備する船舶は、船外機を船体に対し左右に回動させて進路を変更するため、上記のように船外機後部の幅が拡がるのは船外機の回動角、即ち船体の操舵角を減少させることになり好ましくない。しかも、船体の船尾に船外機を２基設置する場合には大舵角操舵時に船外機同士が干渉する恐れもある。なお、サージタンク容量を小さくして船外機後部幅を減少させるのは吸気性能上問題がある。
【０００５】
また、前記公報の構成では、低中速用吸気通路が略直線的に形成されていてサージタンクの幅の約半分の長さしか持たない短いものであるため、低中速回転域における吸気充填効率に問題が残されていた。さらに、サージタンクの形状が偏平で高速用吸気通路の入口の直ぐ近くにサージタンクの壁があることから、高速用吸気通路に流入する空気の流れに乱流が発生しやすく、高速回転域における吸気充填効率にも問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を主に解決するべくなされたものであり、幅広いエンジン回転域に亘りエンジン性能を向上させるとともに、船外機全体をコンパクト化し、特に船外機後部における機体幅方向の寸法を減少させて船体の操舵角を大きく確保することができ、しかも製造が容易で信頼性の高い船外機の吸気装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る船外機の吸気装置は、請求項１に記載したように、クランク軸が縦置きに搭載されたＶ型エンジンの両シリンダーバンクが平面視で後方に向かって開くＶ字形状をなし、このＶ字形状の内側に各気筒の吸気ポートが開口し、これらの吸気ポートに吸気マニフォールドを介してサージタンクが接続され、上記サージタンクにスロットル弁が設けられた船外機の吸気装置において、上記サージタンクを単一かつ縦長形状に形成して上記吸気マニフォールドを介してＶ型エンジンのセンター後方に設置し、サージタンクから延びて上記吸気マニフォールドに繋がる気筒数分の高速用吸気通路と、同じくサージタンクから延びて上記高速用吸気通路よりも長い通路長を持って高速用吸気通路に合流する気筒数分の低中速用吸気通路と、上記各高速用吸気通路の上記低中速用吸気通路との合流部よりも上流側の部分を一斉に開閉する開閉弁手段とを設け、上記気筒数分の独立した低中速用吸気通路のそれぞれを、平面視で前記サージタンクの両側面から一旦機体幅方向両側に延ばし上下方向にＵターンさせ、再び機体幅方向内側に延ばして高速用吸気通路に合流させた。
【０００８】
上記構成の船外機の吸気装置において、サージタンク内の空気は、開閉弁手段が閉じると通路長の長い低中速用吸気通路を経て吸気ポートに流れ、開閉弁手段が開くと通路長の短い高速用吸気通路を経て吸気ポートに流れる。したがって、エンジン回転数が低い時に開閉弁手段を閉じ、エンジン回転数が高い時に開閉弁手段を開くように制御すれば、各エンジン回転域に適応した吸気通路長が得られ、幅広いエンジン回転域に亘り吸気充填効率を高めてエンジン性能を向上させることができる。
【０００９】
しかも、前記低中速用吸気通路を、前記サージタンクの両側面から一旦機体幅方向両側に延ばしてから上下方向にＵターンさせ、再び機体幅方向内側に延ばして高速用吸気通路に合流させた。これにより、低中速用吸気通路の彎曲体が機体前後方向に厚みを持つことなく、船外機のコンパクト性を保ちつつ、低中速用吸気通路の長さを十分に長く確保して低中速回転域におけるエンジン性能を向上させることができる。
【００１０】
また、本発明に係る船外機の吸気装置は、請求項２に記載したように、前記低中速用吸気通路を、前記Ｖ型エンジンの左側シリンダーバンク用のものを前記サージタンクの右側に設け、右側シリンダーバンク用のものをサージタンクの左側に設け、各低中速用吸気通路の前記高速用吸気通路への合流部における通路軸方向を前記吸気マニフォールドの通路軸方向に略一致させた。このようにすれば、低中速用吸気通路の長さが長くなるとともに、低中速用吸気通路から吸気マニフォールド通路に繋がる部分の通路形状が略直線化されて吸気抵抗が減少するため、エンジンの低中速回転域におけるエンジン性能を向上させることができる。
【００１１】
さらに、本発明に係る船外機の吸気装置は、請求項３に記載したように、前記サージタンクと低中速用吸気通路とがＶ型エンジンの後方に向かって凸となる凸形状をなすように造形し、このサージタンクと低中速用吸気通路を平面視略卵型のエンジンカバー後部形状に沿わせて配置したために、サージタンク容量を犠牲にすることなく、サージタンクが機体幅方向に張り出すことを防止して船外機全体をコンパクト化し、特に船外機後部における機体幅方向の寸法を減少させて船体の操舵角を大きく確保することができる。
【００１２】
そして、本発明に係る船外機の吸気装置は、請求項４に記載したように、高速用吸気通路のサージタンク側入口をＶ型エンジンのクランク軸に平行するように上下一列に配列し、これらのサージタンク側入口に前記開閉弁手段としてバタフライ弁を設け、各バタフライ弁の弁回動軸の軸方向を上記クランク軸に平行させた。こうすれば、全部のバタフライ弁を１本の弁回動軸で駆動可能になるため、吸気装置の構造が簡素化されて製造が容易になり、整備性が向上し、故障率が減少して信頼性が高まる。
【００１３】
また、本発明に係る船外機の吸気装置は、請求項５に記載したように、前記スロットル弁を前記サージタンクの上下一端に配置し、サージタンクの他端に前記開閉弁手段の駆動手段を設けた。これにより、船外機のエンジンカバー内部のスペースを有効に利用してサージタンクの容量を十分に大きく確保し、吸気性能を向上させることができる。
【００１４】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る吸気装置が適用された船外機の一例を示す左側面図であり、向かって左側が前方（船体側）、右側が後方である。また、図２は図１のＩＩ矢視による平面図である。
【００１５】
この船外機１の最上部に搭載されているＶ型エンジン２は、例えば水冷４サイクルのＶ６エンジンであり、そのクランクシャフト３が鉛直方向を向くように縦置きに略平板状のエンジンホルダー４の上面に搭載、固定されている。エンジンホルダー４の下面にはオイルパン５が接合固定され、オイルパン５の下部にドライブハウジング６とギヤハウジング７が順に固定され、Ｖ型エンジン２とエンジンホルダー４とオイルパン５の部分が上下分割可能なエンジンカバー８に覆われている。
【００１６】
エンジンホルダー４とドライブハウジング６の前縁付近には、それぞれ左右一対のエンジンマウント１１が設けられており、これらのエンジンマウント１１の前端がクランプブラケット１２に連結され、クランプブラケット１２が図示しない船体の船尾板に固定される。
【００１７】
Ｖ型エンジン２のクランクシャフト３下端に回転一体に連結されているドライブシャフト１３はドライブハウジング６の内部を縦貫してギヤハウジング７内部に達する一方、ギヤハウジング７内には機体前後方向に延びるプロペラシャフト１４が軸支され、その後端にプロペラ１５が回転一体に設けられている。そして、ドライブシャフト１３とプロペラシャフト１４の交点に設けられたベベルギヤ機構１６によりドライブシャフト１３の回転がプロペラシャフト１４に伝達されてプロペラが回転駆動される。
【００１８】
Ｖ型エンジン２は、前方より順にクランクケース２１、シリンダーブロック２２、シリンダーヘッド２３、ヘッドカバー２４が組み合わされて構成されており、クランクケース２１とシリンダーブロック２２の合面にクランクシャフト３が軸支され、シリンダーヘッド２３とヘッドカバー２４は平面視で後方に向かって開くＶ字形状のシリンダーバンクをなすよう各々左右一対に設けられている。
【００１９】
図２に示すように、シリンダーブロック２２の内部には片側３気筒ずつシリンダーボア２６が形成される一方、シリンダーヘッド２３側には各シリンダーボア２６に整合する燃焼室２７と、ここに連通する吸気ポート２８および排気ポート２９が形成されている。
【００２０】
吸気ポート２８は、その入口が各シリンダーバンク（シリンダーヘッド２３）がなすＶ字形状の内側に開口し、燃焼室２７への連通部が吸気バルブ３１および吸気カム軸３２により開閉制御される。また、排気ポート２９は、その入口が各シリンダーバンクがなすＶ字形状の外側に開口し、燃焼室２７への連通部が排気バルブ３３および排気カム軸３４により開閉制御される。
【００２１】
そして、各シリンダーボア２６内に摺動自在に挿入されたピストン３６がコンロッド３７を介してクランク軸３に偏心設置されたクランクピン３ａに連結され、これによりシリンダーボア２６内におけるピストン３６の往復運動がクランク軸３の回転運動に変換されてＶ型エンジン２の出力としてドライブ軸１３に伝達される。
【００２２】
各シリンダーヘッド２３の排気ポート２９には排気マニフォールド３８が接続され、その下端がエンジンホルダー４の左右側面に接続されている。各排気マニフォールド３８の内部には片側３気筒分の排気ポート２９から排出される排気ガスが集合する排気集合通路３８ａ（図２参照）が画成され、この中を通る排気ガスがエンジンホルダー４とオイルパン５とドライブハウジング６の内部に設けられた図示しない排気通路を経て水中に排出される。
【００２３】
図２〜図５に示すように、Ｖ型エンジン２のセンター後方には吸気マニフォールド４０を介してサージタンク４１が設けられている。吸気マニフォールド４０は例えばアルミ合金製であり、気筒数分の６本のマニフォールド通路４２を備えていて、これらの通路４２は上方から順に左右のシリンダーバンク（シリンダーヘッド２３）の吸気ポート２８に向かって互い違いに繋がり、その各々に燃料噴射装置４３（インジェクター）が装着されている。各燃料噴射装置４３の燃料噴射方向は吸気ポート２８の深部に指向する。
【００２４】
また、サージタンク４１は、例えば合成樹脂成形品であり、単一かつ縦長形状に形成され、その背面（後面）側に着脱可能な蓋部４４が設けられ、最上部にスロットルボディー接続口４５が形成され、さらにＶ型エンジン２の気筒数分、即ち６本の高速用吸気通路４６と、同じく６本の低中速用吸気通路４７とが一体に延出形成されている。
【００２５】
図３〜図５に示すように、６本の高速用吸気通路４６はサージタンク４１の前面（Ｖ型エンジン２寄りの面）から短く直線的に前方に延び、それぞれ吸気マニフォールド４０のマニフォールド通路４２に直結される。ここで、各高速用吸気通路４６の６つのサージタンク側入口４６ａ（図４参照）はＶ型エンジン２のクランク軸３に平行するように上下一列に配列されており、それぞれに吸気整流用のファンネル４８が設けられている（図５参照）。
【００２６】
一方、６本の低中速用吸気通路４７は、その各々のサージタンク側入口４７ａが、同じ気筒用として対応する高速用吸気通路４６のサージタンク側入口４６ａの近傍に開口し、ここから一旦船外機の機体幅方向両外側に延びてから上下方向にＵターンし、再び機体幅方向内側に延びて高速用吸気通路４６に合流している。したがって、各低中速用吸気通路４７の通路長は高速用吸気通路４６の通路長よりも大幅に長くなっている。
【００２７】
各低中速用吸気通路４７は、Ｖ型エンジン２の左側シリンダーバンク用のものがサージタンク４１の右側に設けられ、右側シリンダーバンク用のものがサージタンク４１の左側に設けられている。即ち、左側シリンダーバンク用の低中速用吸気通路４７は一旦サージタンク４１の右側に延びてから下方回りにＵターンして左側シリンダーバンクに繋がる高速用吸気通路４６に合流し、右側シリンダーバンク用の低中速用吸気通路４７は一旦サージタンク４１の左側に延びてから上方回りにＵターンして右側シリンダーバンクに繋がる高速用吸気通路４６に合流する。
【００２８】
ここで、図５に示すように、低中速用吸気通路４７が高速用吸気通路４６に合流部する部分においては、低中速用吸気通路４７の通路軸方向が吸気マニフォールド４０のマニフォールド通路４２の通路軸方向に略一致するように、低中速用吸気通路４７が高速用吸気通路４６の最下流部付近（即ちマニフォールド通路４２の入口付近）を指向して斜めに合流している。
【００２９】
上記のように、各低中速用吸気通路４７は平面視でサージタンク４１の両側面から機体幅方向両外側に延展しており、Ｖ型エンジン２の両シリンダーバンクの後方に位置している（図２参照）。そして、平面視でサージタンク４１と低中速用吸気通路４７とがＶ型エンジン２の後方に向かって凸となる凸形状をなす造形となっている。
【００３０】
なお、図３と図５に示すように、サージタンク４１と高速用吸気通路４６と低中速用吸気通路４７は、低中速用吸気通路４７の延展方向に沿う分割面Ｄを境に前側の分割体Ｆと後側の分割体Ｒとに分割され、各部に設けられた合計１６箇所の締結ボス５１とビス５２により一体に組み立てられる構造である。これにより分割体Ｆと分割体Ｒの樹脂成形が非常に容易になっている。また、サージタンク４１の蓋部４４は分割体Ｒ側に形成された締結ボス５３（図５参照）にビス５４で締結される。
【００３１】
ところで、サージタンク４１の最上部のスロットルボディー接続口４５には別体のスロットルボディー５６が接続され、さらにその上部にエアクリーナー５７が接続されている。スロットルボディー５６は、円筒状のスロットル通路５８の内部にバルブ回動軸５９により開閉されるバタフライ式のスロットル弁６０が組み込まれたものであり、図示しないスロットル装置を乗員が操作することによりスロットル弁６０がバルブ回動軸５９回りに回動してスロットル通路５８の通路面積を変化させる。スロットル弁６０の開度が大きくなる程スロットル通路５８の通路面積が拡大してサージタンク４１内に供給される空気量、即ちＶ型エンジン２に供給される混合気量が増加し、Ｖ型エンジン２の出力が大きくなる。
【００３２】
また、６つの高速用吸気通路４６の各サージタンク側入口４６ａは前述の如く上下一列に配列されているが、ここにはそれぞれ開閉弁手段としてのバタフライ弁６２が設けられている。各バタフライ弁６２は、クランク軸３に平行な、つまり鉛直方向に沿う１本の弁回動軸６３の回動により全て一体に回動するようになっている。このため、弁回動軸６３の回動により全バタフライ弁６２が同時に回動し、各高速用吸気通路４６の低中速用吸気通路４７との合流部よりも上流側の部分が一斉に開閉される。
【００３３】
弁回動軸６３の下端はサージタンク４１の下面から下方に突出しており、ここに駆動手段としてのアクチュエーター６４が設置されている。したがって、サージタンク４１の上端にスロットルボディー５６が配置され、サージタンク４１の下端にアクチュエーター６４が配置されたレイアウトとなっている。
【００３４】
アクチュエーター６４からは伸縮ロッド６５が水平方向に延びており、その先端が弁回動軸６３の下端に設けられたクランク６６に連結されていて、伸縮ロッド６５の伸縮とともにクランク６６と弁回動軸６３が回動してバタフライ弁６２が開閉される仕組みとなっている。
【００３５】
アクチュエーター６４としては、例えばソレノイドやサーボモーター等を用いた電気式や、空気圧シリンダーまたは排気圧シリンダー等を用いた圧力式、あるいはガバナー等を用いた機械式のものが考えられる。なお、アクチュエーター６４で弁回動軸６３を直接回動させる構成としてもよい。
【００３６】
そして、吸気マニフォールド４０と、サージタンク４１（蓋部４４）と、高速用吸気通路４６と、低中速用吸気通路４７と、スロットルボディー５６と、バタフライ弁６２と、弁回動軸６３と、アクチュエーター６４と、伸縮ロッド６５と、クランク６６等を含んで本発明に係る吸気装置Ａが構成されている。
【００３７】
Ｖ型エンジン２の作動時において、エアクリーナー５７からスロットルボディー５６を経てサージタンク４１内に吸入された空気は、バタフライ弁６２が閉じていれば通路長の長い低中速用吸気通路４７を通り、バタフライ弁６２が開いていれば通路長の短い高速用吸気通路４６を通る。いずれの場合も、吸気マニフォールド４０（マニフォールド通路４２）を通過する際に燃料噴射装置４３により燃料を噴射されて混合気となり、Ｖ型エンジン２の各吸気ポート２８に供給される。
【００３８】
そして、アクチュエーター６４は、Ｖ型エンジン２の低中速回転域ではバタフライ弁６２を閉じ、エンジン回転数が所定の回転数（例えば４０００ｒｐｍ）を越える高速回転域に達するとバタフライ弁６２を開くように制御される。
【００３９】
低中速回転域においてサージタンク４１内の空気が通る低中速用吸気通路４７は、その通路長が非常に長いため、吸気脈動に伴い低中速用吸気通路４７内において吸気慣性作用が生じ、吸気充填効率が高められて低中速回転域におけるトルク特性を始めとするエンジン性能が向上する。
【００４０】
また、高速回転域においてサージタンク４１内の空気が通る高速用吸気通路４６は、その通路長が非常に短いことから通気抵抗が少なく、このために流速が増して吸気充填効率が高められ、高速回転域における出力特性を始めとするエンジン性能が向上する。
【００４１】
このように、Ｖ型エンジン２の低中速回転域と高速回転域とにそれぞれ適応した吸気通路長が得られるため、幅広いエンジン回転域に亘り吸気充填効率を高めてエンジン性能を向上させることができる。
【００４２】
この吸気装置Ａは、各低中速用吸気通路４７は、サージタンク４１の両側面から一旦機体幅方向両側に延びてから上下方向にＵターンし、再び機体幅方向内側に延びて高速用吸気通路４６に合流しているため、低中速用吸気通路４７の湾曲体が機体前後方向に厚みを持つことがなく、これにより船外機１のコンパクト性を保ちつつ、かつエンジンカバー８内部のスペースを無駄にすることなく低中速用吸気通路４７の長さを十分に長く確保して低中速回転域におけるエンジン性能を一層向上させることができる。
【００４３】
これにより、特にエンジンカバー８後部の平面輪郭面積を縮小して船外機１の後部における機体幅方向の寸法を減少させ、船体の操舵角を大きく確保するとともに、船外機１を船尾に２基がけする場合に船外機１同士が干渉する懸念を排除することができる。
【００４４】
また、Ｖ型エンジン２の左側のシリンダーバンクに繋がる低中速用吸気通路４７をサージタンク４１の右側に延出させ、右側のシリンダーバンクに繋がる低中速用吸気通路４７をサージタンク４１の左側に延出させるとともに、各低中速用吸気通路４７の高速用吸気通路４６への合流部における通路軸方向を、吸気マニフォールド４０のマニフォールド通路４２の通路軸方向に略一致させたため、低中速用吸気通路４７の長さを長くするとともに、低中速用吸気通路４７からマニフォールド通路４２に繋がる部分の通路形状を略直線化して吸気抵抗を減少させ、Ｖ型エンジン２の低中速回転域におけるエンジン性能を向上させることができる。
【００４５】
しかも、この吸気装置Ａは、前記サージタンク４１と低中速用吸気通路４７とがＶ型エンジン２の後方に向かって凸となる凸形状をなすように造形し、このサージタンク４１と低中速用吸気通路４７を平面視略卵型のエンジンカバー８後部形状に沿わせて配置したため、サージタンクの容量を比較的大きく確保しつつ、サージタンク４１が機体幅方向に張り出すことを防止して船外機１全体をコンパクト化することができる。
【００４６】
さらに、この吸気装置Ａでは、高速用吸気通路４６のサージタンク側入口４６ａをＶ型エンジン２のクランク軸３に平行するように上下一列に配列し、これらのサージタンク側入口４６ａにバタフライ弁６２を設け、各バタフライ弁６２の弁回動軸６３の軸方向をクランク軸３に平行させたため、各バタフライ弁６２を１本の弁回動軸６３で駆動することができる。このため、吸気装置Ａの構造を簡素化して製造を容易にし、整備性を向上させ、故障率を減少させて信頼性を高めることができる。
【００４７】
また、サージタンク４１の上端にスロットル弁６０を備えたスロットルボディー５６が配置される一方、サージタンク４１の下端にバタフライ弁６２を駆動するアクチュエーター６４が設置されているため、船外機１のエンジンカバー８内部のスペースを有効に利用し、サージタンク４１の容量を十分に大きく確保して吸気性能を向上させることができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る船外機の吸気装置によれば、幅広いエンジン回転域に亘りエンジン性能を向上させるとともに、船外機全体をコンパクト化し、特に船外機後部における機体幅方向の寸法を減少させて船体の操舵角を大きく確保可能にし、併せて吸気装置の構造を簡素化して製造を容易にするとともに信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る吸気装置が適用された船外機の一例を示す左側面図。
【図２】図１のＩＩ矢視により本発明の一実施形態を示すＶ型エンジンの平面図。
【図３】図２のＩＩＩ矢視による吸気装置の左側面図。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ矢視による吸気装置の後面図。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う吸気装置の横断面図。
【符号の説明】
１ 船外機
２ Ｖ型エンジン
３ クランク軸
２８ 吸気ポート
４０ 吸気マニフォールド
４１ サージタンク
４６ 高速用吸気通路
４７ 低中速用吸気通路
５６ スロットルボディー
５７ エアクリーナー
６０ スロットル弁
６２ 開閉弁手段としてのバタフライ弁
６３ 弁回動軸
６４ 開閉弁手段の駆動手段であるアクチュエーター
Ａ 吸気装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｖ型エンジンを搭載した船外機の吸気装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
４サイクルレシプロエンジン用の吸気装置において、サージタンクと吸気ポートとの間を接続する吸気通路の長さを２段階に可変させることにより、幅広いエンジン回転域に亘り吸気充填効率を高める技術が公知であり、その一例が特開平７−１０２９７９号公報に開示されている。ここでは、Ｖ型エンジンの上方でエンジン幅方向に拡がる偏平形状のサージタンクの下面に沿って高速用吸気通路と低中速用吸気通路が配設されており、低中速用吸気通路はＶ型エンジンの幅方向に延びるように略直線的に造形されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようにサージタンクがＶ型エンジンの上方でエンジン幅方向に拡がる偏平形状であるため、サージタンクによりエンジン上方のスペースが多大に費やされてしまう。そして、エンジンが縦置きに搭載される船外機に上記レイアウトを適用した場合には、エンジンの後方に位置するサージタンクによりエンジンカバーが大形化し、特に船外機後部における機体幅方向の寸法が拡がってしまう。
【０００４】
船外機を装備する船舶は、船外機を船体に対し左右に回動させて進路を変更するため、上記のように船外機後部の幅が拡がるのは船外機の回動角、即ち船体の操舵角を減少させることになり好ましくない。しかも、船体の船尾に船外機を２基設置する場合には大舵角操舵時に船外機同士が干渉する恐れもある。なお、サージタンク容量を小さくして船外機後部幅を減少させるのは吸気性能上問題がある。
【０００５】
また、前記公報の構成では、低中速用吸気通路が略直線的に形成されていてサージタンクの幅の約半分の長さしか持たない短いものであるため、低中速回転域における吸気充填効率に問題が残されていた。さらに、サージタンクの形状が偏平で高速用吸気通路の入口の直ぐ近くにサージタンクの壁があることから、高速用吸気通路に流入する空気の流れに乱流が発生しやすく、高速回転域における吸気充填効率にも問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を主に解決するべくなされたものであり、幅広いエンジン回転域に亘りエンジン性能を向上させるとともに、船外機全体をコンパクト化し、特に船外機後部における機体幅方向の寸法を減少させて船体の操舵角を大きく確保することができ、しかも製造が容易で信頼性の高い船外機の吸気装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る船外機の吸気装置は、請求項１に記載したように、クランク軸が縦置きに搭載されたＶ型エンジンの両シリンダーバンクが平面視で後方に向かって開くＶ字形状をなし、このＶ字形状の内側に各気筒の吸気ポートが開口し、これらの吸気ポートに吸気マニフォールドを介してサージタンクが接続され、上記サージタンクにスロットル弁が設けられた船外機の吸気装置において、上記サージタンクを単一かつ縦長形状に形成して上記吸気マニフォールドを介してＶ型エンジンのセンター後方に設置し、サージタンクから延びて上記吸気マニフォールドに繋がる気筒数分の高速用吸気通路と、同じくサージタンクから延びて上記高速用吸気通路よりも長い通路長を持って高速用吸気通路に合流する気筒数分の低中速用吸気通路と、上記各高速用吸気通路の上記低中速用吸気通路との合流部よりも上流側の部分を一斉に開閉する開閉弁手段とを設け、上記気筒数分の独立した低中速用吸気通路のそれぞれを、平面視で前記サージタンクの両側面から一旦機体幅方向両側に延ばし上下方向にＵターンさせ、再び機体幅方向内側に延ばして高速用吸気通路に合流させた。
【０００８】
上記構成の船外機の吸気装置において、サージタンク内の空気は、開閉弁手段が閉じると通路長の長い低中速用吸気通路を経て吸気ポートに流れ、開閉弁手段が開くと通路長の短い高速用吸気通路を経て吸気ポートに流れる。したがって、エンジン回転数が低い時に開閉弁手段を閉じ、エンジン回転数が高い時に開閉弁手段を開くように制御すれば、各エンジン回転域に適応した吸気通路長が得られ、幅広いエンジン回転域に亘り吸気充填効率を高めてエンジン性能を向上させることができる。
【０００９】
しかも、前記低中速用吸気通路を、前記サージタンクの両側面から一旦機体幅方向両側に延ばしてから上下方向にＵターンさせ、再び機体幅方向内側に延ばして高速用吸気通路に合流させた。これにより、低中速用吸気通路の彎曲体が機体前後方向に厚みを持つことなく、船外機のコンパクト性を保ちつつ、低中速用吸気通路の長さを十分に長く確保して低中速回転域におけるエンジン性能を向上させることができる。
【００１０】
また、本発明に係る船外機の吸気装置は、請求項２に記載したように、前記低中速用吸気通路を、前記Ｖ型エンジンの左側シリンダーバンク用のものを前記サージタンクの右側に設け、右側シリンダーバンク用のものをサージタンクの左側に設け、各低中速用吸気通路の前記高速用吸気通路への合流部における通路軸方向を前記吸気マニフォールドの通路軸方向に略一致させた。このようにすれば、低中速用吸気通路の長さが長くなるとともに、低中速用吸気通路から吸気マニフォールド通路に繋がる部分の通路形状が略直線化されて吸気抵抗が減少するため、エンジンの低中速回転域におけるエンジン性能を向上させることができる。
【００１１】
さらに、本発明に係る船外機の吸気装置は、請求項３に記載したように、前記サージタンクと低中速用吸気通路とがＶ型エンジンの後方に向かって凸となる凸形状をなすように造形し、このサージタンクと低中速用吸気通路を平面視略卵型のエンジンカバー後部形状に沿わせて配置したために、サージタンク容量を犠牲にすることなく、サージタンクが機体幅方向に張り出すことを防止して船外機全体をコンパクト化し、特に船外機後部における機体幅方向の寸法を減少させて船体の操舵角を大きく確保することができる。
【００１２】
そして、本発明に係る船外機の吸気装置は、請求項４に記載したように、高速用吸気通路のサージタンク側入口をＶ型エンジンのクランク軸に平行するように上下一列に配列し、これらのサージタンク側入口に前記開閉弁手段としてバタフライ弁を設け、各バタフライ弁の弁回動軸の軸方向を上記クランク軸に平行させた。こうすれば、全部のバタフライ弁を１本の弁回動軸で駆動可能になるため、吸気装置の構造が簡素化されて製造が容易になり、整備性が向上し、故障率が減少して信頼性が高まる。
【００１３】
また、本発明に係る船外機の吸気装置は、請求項５に記載したように、前記スロットル弁を前記サージタンクの上下一端に配置し、サージタンクの他端に前記開閉弁手段の駆動手段を設けた。これにより、船外機のエンジンカバー内部のスペースを有効に利用してサージタンクの容量を十分に大きく確保し、吸気性能を向上させることができる。
【００１４】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る吸気装置が適用された船外機の一例を示す左側面図であり、向かって左側が前方（船体側）、右側が後方である。また、図２は図１のＩＩ矢視による平面図である。
【００１５】
この船外機１の最上部に搭載されているＶ型エンジン２は、例えば水冷４サイクルのＶ６エンジンであり、そのクランクシャフト３が鉛直方向を向くように縦置きに略平板状のエンジンホルダー４の上面に搭載、固定されている。エンジンホルダー４の下面にはオイルパン５が接合固定され、オイルパン５の下部にドライブハウジング６とギヤハウジング７が順に固定され、Ｖ型エンジン２とエンジンホルダー４とオイルパン５の部分が上下分割可能なエンジンカバー８に覆われている。
【００１６】
エンジンホルダー４とドライブハウジング６の前縁付近には、それぞれ左右一対のエンジンマウント１１が設けられており、これらのエンジンマウント１１の前端がクランプブラケット１２に連結され、クランプブラケット１２が図示しない船体の船尾板に固定される。
【００１７】
Ｖ型エンジン２のクランクシャフト３下端に回転一体に連結されているドライブシャフト１３はドライブハウジング６の内部を縦貫してギヤハウジング７内部に達する一方、ギヤハウジング７内には機体前後方向に延びるプロペラシャフト１４が軸支され、その後端にプロペラ１５が回転一体に設けられている。そして、ドライブシャフト１３とプロペラシャフト１４の交点に設けられたベベルギヤ機構１６によりドライブシャフト１３の回転がプロペラシャフト１４に伝達されてプロペラが回転駆動される。
【００１８】
Ｖ型エンジン２は、前方より順にクランクケース２１、シリンダーブロック２２、シリンダーヘッド２３、ヘッドカバー２４が組み合わされて構成されており、クランクケース２１とシリンダーブロック２２の合面にクランクシャフト３が軸支され、シリンダーヘッド２３とヘッドカバー２４は平面視で後方に向かって開くＶ字形状のシリンダーバンクをなすよう各々左右一対に設けられている。
【００１９】
図２に示すように、シリンダーブロック２２の内部には片側３気筒ずつシリンダーボア２６が形成される一方、シリンダーヘッド２３側には各シリンダーボア２６に整合する燃焼室２７と、ここに連通する吸気ポート２８および排気ポート２９が形成されている。
【００２０】
吸気ポート２８は、その入口が各シリンダーバンク（シリンダーヘッド２３）がなすＶ字形状の内側に開口し、燃焼室２７への連通部が吸気バルブ３１および吸気カム軸３２により開閉制御される。また、排気ポート２９は、その入口が各シリンダーバンクがなすＶ字形状の外側に開口し、燃焼室２７への連通部が排気バルブ３３および排気カム軸３４により開閉制御される。
【００２１】
そして、各シリンダーボア２６内に摺動自在に挿入されたピストン３６がコンロッド３７を介してクランク軸３に偏心設置されたクランクピン３ａに連結され、これによりシリンダーボア２６内におけるピストン３６の往復運動がクランク軸３の回転運動に変換されてＶ型エンジン２の出力としてドライブ軸１３に伝達される。
【００２２】
各シリンダーヘッド２３の排気ポート２９には排気マニフォールド３８が接続され、その下端がエンジンホルダー４の左右側面に接続されている。各排気マニフォールド３８の内部には片側３気筒分の排気ポート２９から排出される排気ガスが集合する排気集合通路３８ａ（図２参照）が画成され、この中を通る排気ガスがエンジンホルダー４とオイルパン５とドライブハウジング６の内部に設けられた図示しない排気通路を経て水中に排出される。
【００２３】
図２〜図５に示すように、Ｖ型エンジン２のセンター後方には吸気マニフォールド４０を介してサージタンク４１が設けられている。吸気マニフォールド４０は例えばアルミ合金製であり、気筒数分の６本のマニフォールド通路４２を備えていて、これらの通路４２は上方から順に左右のシリンダーバンク（シリンダーヘッド２３）の吸気ポート２８に向かって互い違いに繋がり、その各々に燃料噴射装置４３（インジェクター）が装着されている。各燃料噴射装置４３の燃料噴射方向は吸気ポート２８の深部に指向する。
【００２４】
また、サージタンク４１は、例えば合成樹脂成形品であり、単一かつ縦長形状に形成され、その背面（後面）側に着脱可能な蓋部４４が設けられ、最上部にスロットルボディー接続口４５が形成され、さらにＶ型エンジン２の気筒数分、即ち６本の高速用吸気通路４６と、同じく６本の低中速用吸気通路４７とが一体に延出形成されている。
【００２５】
図３〜図５に示すように、６本の高速用吸気通路４６はサージタンク４１の前面（Ｖ型エンジン２寄りの面）から短く直線的に前方に延び、それぞれ吸気マニフォールド４０のマニフォールド通路４２に直結される。ここで、各高速用吸気通路４６の６つのサージタンク側入口４６ａ（図４参照）はＶ型エンジン２のクランク軸３に平行するように上下一列に配列されており、それぞれに吸気整流用のファンネル４８が設けられている（図５参照）。
【００２６】
一方、６本の低中速用吸気通路４７は、その各々のサージタンク側入口４７ａが、同じ気筒用として対応する高速用吸気通路４６のサージタンク側入口４６ａの近傍に開口し、ここから一旦船外機の機体幅方向両外側に延びてから上下方向にＵターンし、再び機体幅方向内側に延びて高速用吸気通路４６に合流している。したがって、各低中速用吸気通路４７の通路長は高速用吸気通路４６の通路長よりも大幅に長くなっている。
【００２７】
各低中速用吸気通路４７は、Ｖ型エンジン２の左側シリンダーバンク用のものがサージタンク４１の右側に設けられ、右側シリンダーバンク用のものがサージタンク４１の左側に設けられている。即ち、左側シリンダーバンク用の低中速用吸気通路４７は一旦サージタンク４１の右側に延びてから下方回りにＵターンして左側シリンダーバンクに繋がる高速用吸気通路４６に合流し、右側シリンダーバンク用の低中速用吸気通路４７は一旦サージタンク４１の左側に延びてから上方回りにＵターンして右側シリンダーバンクに繋がる高速用吸気通路４６に合流する。
【００２８】
ここで、図５に示すように、低中速用吸気通路４７が高速用吸気通路４６に合流部する部分においては、低中速用吸気通路４７の通路軸方向が吸気マニフォールド４０のマニフォールド通路４２の通路軸方向に略一致するように、低中速用吸気通路４７が高速用吸気通路４６の最下流部付近（即ちマニフォールド通路４２の入口付近）を指向して斜めに合流している。
【００２９】
上記のように、各低中速用吸気通路４７は平面視でサージタンク４１の両側面から機体幅方向両外側に延展しており、Ｖ型エンジン２の両シリンダーバンクの後方に位置している（図２参照）。そして、平面視でサージタンク４１と低中速用吸気通路４７とがＶ型エンジン２の後方に向かって凸となる凸形状をなす造形となっている。
【００３０】
なお、図３と図５に示すように、サージタンク４１と高速用吸気通路４６と低中速用吸気通路４７は、低中速用吸気通路４７の延展方向に沿う分割面Ｄを境に前側の分割体Ｆと後側の分割体Ｒとに分割され、各部に設けられた合計１６箇所の締結ボス５１とビス５２により一体に組み立てられる構造である。これにより分割体Ｆと分割体Ｒの樹脂成形が非常に容易になっている。また、サージタンク４１の蓋部４４は分割体Ｒ側に形成された締結ボス５３（図５参照）にビス５４で締結される。
【００３１】
ところで、サージタンク４１の最上部のスロットルボディー接続口４５には別体のスロットルボディー５６が接続され、さらにその上部にエアクリーナー５７が接続されている。スロットルボディー５６は、円筒状のスロットル通路５８の内部にバルブ回動軸５９により開閉されるバタフライ式のスロットル弁６０が組み込まれたものであり、図示しないスロットル装置を乗員が操作することによりスロットル弁６０がバルブ回動軸５９回りに回動してスロットル通路５８の通路面積を変化させる。スロットル弁６０の開度が大きくなる程スロットル通路５８の通路面積が拡大してサージタンク４１内に供給される空気量、即ちＶ型エンジン２に供給される混合気量が増加し、Ｖ型エンジン２の出力が大きくなる。
【００３２】
また、６つの高速用吸気通路４６の各サージタンク側入口４６ａは前述の如く上下一列に配列されているが、ここにはそれぞれ開閉弁手段としてのバタフライ弁６２が設けられている。各バタフライ弁６２は、クランク軸３に平行な、つまり鉛直方向に沿う１本の弁回動軸６３の回動により全て一体に回動するようになっている。このため、弁回動軸６３の回動により全バタフライ弁６２が同時に回動し、各高速用吸気通路４６の低中速用吸気通路４７との合流部よりも上流側の部分が一斉に開閉される。
【００３３】
弁回動軸６３の下端はサージタンク４１の下面から下方に突出しており、ここに駆動手段としてのアクチュエーター６４が設置されている。したがって、サージタンク４１の上端にスロットルボディー５６が配置され、サージタンク４１の下端にアクチュエーター６４が配置されたレイアウトとなっている。
【００３４】
アクチュエーター６４からは伸縮ロッド６５が水平方向に延びており、その先端が弁回動軸６３の下端に設けられたクランク６６に連結されていて、伸縮ロッド６５の伸縮とともにクランク６６と弁回動軸６３が回動してバタフライ弁６２が開閉される仕組みとなっている。
【００３５】
アクチュエーター６４としては、例えばソレノイドやサーボモーター等を用いた電気式や、空気圧シリンダーまたは排気圧シリンダー等を用いた圧力式、あるいはガバナー等を用いた機械式のものが考えられる。なお、アクチュエーター６４で弁回動軸６３を直接回動させる構成としてもよい。
【００３６】
そして、吸気マニフォールド４０と、サージタンク４１（蓋部４４）と、高速用吸気通路４６と、低中速用吸気通路４７と、スロットルボディー５６と、バタフライ弁６２と、弁回動軸６３と、アクチュエーター６４と、伸縮ロッド６５と、クランク６６等を含んで本発明に係る吸気装置Ａが構成されている。
【００３７】
Ｖ型エンジン２の作動時において、エアクリーナー５７からスロットルボディー５６を経てサージタンク４１内に吸入された空気は、バタフライ弁６２が閉じていれば通路長の長い低中速用吸気通路４７を通り、バタフライ弁６２が開いていれば通路長の短い高速用吸気通路４６を通る。いずれの場合も、吸気マニフォールド４０（マニフォールド通路４２）を通過する際に燃料噴射装置４３により燃料を噴射されて混合気となり、Ｖ型エンジン２の各吸気ポート２８に供給される。
【００３８】
そして、アクチュエーター６４は、Ｖ型エンジン２の低中速回転域ではバタフライ弁６２を閉じ、エンジン回転数が所定の回転数（例えば４０００ｒｐｍ）を越える高速回転域に達するとバタフライ弁６２を開くように制御される。
【００３９】
低中速回転域においてサージタンク４１内の空気が通る低中速用吸気通路４７は、その通路長が非常に長いため、吸気脈動に伴い低中速用吸気通路４７内において吸気慣性作用が生じ、吸気充填効率が高められて低中速回転域におけるトルク特性を始めとするエンジン性能が向上する。
【００４０】
また、高速回転域においてサージタンク４１内の空気が通る高速用吸気通路４６は、その通路長が非常に短いことから通気抵抗が少なく、このために流速が増して吸気充填効率が高められ、高速回転域における出力特性を始めとするエンジン性能が向上する。
【００４１】
このように、Ｖ型エンジン２の低中速回転域と高速回転域とにそれぞれ適応した吸気通路長が得られるため、幅広いエンジン回転域に亘り吸気充填効率を高めてエンジン性能を向上させることができる。
【００４２】
この吸気装置Ａは、各低中速用吸気通路４７は、サージタンク４１の両側面から一旦機体幅方向両側に延びてから上下方向にＵターンし、再び機体幅方向内側に延びて高速用吸気通路４６に合流しているため、低中速用吸気通路４７の湾曲体が機体前後方向に厚みを持つことがなく、これにより船外機１のコンパクト性を保ちつつ、かつエンジンカバー８内部のスペースを無駄にすることなく低中速用吸気通路４７の長さを十分に長く確保して低中速回転域におけるエンジン性能を一層向上させることができる。
【００４３】
これにより、特にエンジンカバー８後部の平面輪郭面積を縮小して船外機１の後部における機体幅方向の寸法を減少させ、船体の操舵角を大きく確保するとともに、船外機１を船尾に２基がけする場合に船外機１同士が干渉する懸念を排除することができる。
【００４４】
また、Ｖ型エンジン２の左側のシリンダーバンクに繋がる低中速用吸気通路４７をサージタンク４１の右側に延出させ、右側のシリンダーバンクに繋がる低中速用吸気通路４７をサージタンク４１の左側に延出させるとともに、各低中速用吸気通路４７の高速用吸気通路４６への合流部における通路軸方向を、吸気マニフォールド４０のマニフォールド通路４２の通路軸方向に略一致させたため、低中速用吸気通路４７の長さを長くするとともに、低中速用吸気通路４７からマニフォールド通路４２に繋がる部分の通路形状を略直線化して吸気抵抗を減少させ、Ｖ型エンジン２の低中速回転域におけるエンジン性能を向上させることができる。
【００４５】
しかも、この吸気装置Ａは、前記サージタンク４１と低中速用吸気通路４７とがＶ型エンジン２の後方に向かって凸となる凸形状をなすように造形し、このサージタンク４１と低中速用吸気通路４７を平面視略卵型のエンジンカバー８後部形状に沿わせて配置したため、サージタンクの容量を比較的大きく確保しつつ、サージタンク４１が機体幅方向に張り出すことを防止して船外機１全体をコンパクト化することができる。
【００４６】
さらに、この吸気装置Ａでは、高速用吸気通路４６のサージタンク側入口４６ａをＶ型エンジン２のクランク軸３に平行するように上下一列に配列し、これらのサージタンク側入口４６ａにバタフライ弁６２を設け、各バタフライ弁６２の弁回動軸６３の軸方向をクランク軸３に平行させたため、各バタフライ弁６２を１本の弁回動軸６３で駆動することができる。このため、吸気装置Ａの構造を簡素化して製造を容易にし、整備性を向上させ、故障率を減少させて信頼性を高めることができる。
【００４７】
また、サージタンク４１の上端にスロットル弁６０を備えたスロットルボディー５６が配置される一方、サージタンク４１の下端にバタフライ弁６２を駆動するアクチュエーター６４が設置されているため、船外機１のエンジンカバー８内部のスペースを有効に利用し、サージタンク４１の容量を十分に大きく確保して吸気性能を向上させることができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る船外機の吸気装置によれば、幅広いエンジン回転域に亘りエンジン性能を向上させるとともに、船外機全体をコンパクト化し、特に船外機後部における機体幅方向の寸法を減少させて船体の操舵角を大きく確保可能にし、併せて吸気装置の構造を簡素化して製造を容易にするとともに信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る吸気装置が適用された船外機の一例を示す左側面図。
【図２】図１のＩＩ矢視により本発明の一実施形態を示すＶ型エンジンの平面図。
【図３】図２のＩＩＩ矢視による吸気装置の左側面図。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ矢視による吸気装置の後面図。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う吸気装置の横断面図。
【符号の説明】
１ 船外機
２ Ｖ型エンジン
３ クランク軸
２８ 吸気ポート
４０ 吸気マニフォールド
４１ サージタンク
４６ 高速用吸気通路
４７ 低中速用吸気通路
５６ スロットルボディー
５７ エアクリーナー
６０ スロットル弁
６２ 開閉弁手段としてのバタフライ弁
６３ 弁回動軸
６４ 開閉弁手段の駆動手段であるアクチュエーター
Ａ 吸気装置
Claims (5)
- クランク軸が縦置きに搭載されたＶ型エンジンの両シリンダーバンクが平面視で後方に向かって開くＶ字形状をなし、このＶ字形状の内側に各気筒の吸気ポートが開口し、これらの吸気ポートに吸気マニフォールドを介してサージタンクが接続され、上記サージタンクにスロットル弁が設けられた船外機の吸気装置において、上記サージタンクを単一かつ縦長形状に形成して上記吸気マニフォールドを介してＶ型エンジンのセンター後方に設置し、サージタンクから延びて上記吸気マニフォールドに繋がる気筒数分の高速用吸気通路と、同じくサージタンクから延びて上記高速用吸気通路よりも長い通路長を持って高速用吸気通路に合流する気筒数分の低中速用吸気通路と、上記各高速用吸気通路の上記低中速用吸気通路との合流部よりも上流側の部分を一斉に開閉する開閉弁手段とを設け、上記気筒数分の独立した低中速用吸気通路のそれぞれを、平面視で前記サージタンクの両側面から一旦機体幅方向両側に延ばし上下方向にＵターンさせ、再び機体幅方向内側に延ばして高速用吸気通路に合流させたことを特徴とする船外機の吸気装置。
- 前記低中速用吸気通路を、前記Ｖ型エンジンの左側シリンダーバンク用のものを前記サージタンクの右側に設け、右側シリンダーバンク用のものをサージタンクの左側に設け、各低中速用吸気通路の前記高速用吸気通路への合流部における通路軸方向を前記吸気マニフォールドの通路軸方向に略一致させた請求項１に記載の船外機の吸気装置。
- 前記サージタンクと低中速用吸気通路とがＶ型エンジンの後方に向かって凸となる凸形状をなすように造形し、このサージタンクと低中速用吸気通路を平面視略卵型のエンジンカバー後部形状に沿わせて配置した請求項１または２に記載の船外機の吸気装置。
- 高速用吸気通路のサージタンク側入口をＶ型エンジンのクランク軸に平行するように上下一列に配列し、これらのサージタンク側入口に前記開閉弁手段としてバタフライ弁を設け、各バタフライ弁の弁回動軸の軸方向を上記クランク軸に平行させた請求項１に記載の船外機の吸気装置。
- 前記スロットル弁を前記サージタンクの上下一端に配置し、サージタンクの他端に前記開閉弁手段の駆動手段を設けた請求項１に記載の船外機の吸気装置。
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